随着基础理论的完善和各种技术的不断发展,综合孔径辐射计应用到越来越多的领域,目前广泛应用于无源探测、遥感成像等许多方面。综合孔径辐射计得到的可见度函数,通过一定的算法可以得到成像场景与目标的亮温分布。综合孔径辐射计的天线阵列优化设计与图像反演算法是综合孔径辐射计成像性能提升的重要内容。本文开展了相应的天线阵列特性研究、天线阵列优化算法研究、图像反演算法研究等工作。具体内容如下:（1）研究了综合孔径辐射计天线阵列特性。通过仿真验证了低冗余阵列、高可靠性阵列在图像反演方面存在的优势;对天线误差模型进行了研究,仿真验证了误差对图像反演带来的影响。在此基础上,研究提出了天线阵列优化设计、图像反演算法研究的可行技术思路。（2）研究了基于粒子群算法的天线阵列优化算法。针对二进制粒子群算法容易陷入停滞状态的问题,引入“鲶鱼粒子”,提高粒子群的活性,以期降低迭代次数。仿真实验结果表明,该算法能够有效地减少迭代次数,并且能为实际系统设计提供更多可行的天线排布方案。（3）研究了以低冗余度、高可靠性为目标的阵列优化问题,并得到二维平面阵。通过仿真发现,构造的二维阵列（相比于典型阵列而言）在相同阵元数目条件下,具有采样面积更大、采样点数更多的优点,进而能够有效降低系统的冗余度;同时利用上述阵列在存在误差的条件下进行图像反演仿真,实验结果表明,二维稀疏阵能够有效降低误差,进而有效提高图像反演的成像精度。（4）研究了基于Tikhonov正则化的图像反演算法。针对该算法对所有奇异值无差别修正,进而影响成像精度的问题,利用阈值门限将滤波因子分为两部分,对不同大小的奇异值进行有差别的修正;同时引入修正因子,对反演亮温进行进一步修正,并进行仿真实验。实验结果表明,改进算法在存在噪声条件下能够有效提高反演成像精度。